農業水資源維護保育及永續利用

農業水資源維護保育及永續利用


文‧圖/農田水利處 鄭友誠

壹、前言

  臺灣農業水資源除了是農業生產的關鍵要素,供應國人糧食消費需求,並成為支持產業轉型與經濟發展的堅實基礎,農業水資源更具有多元且重要的生態與生活機能。然而,臺灣因坡陡流急加上調蓄設施容量有限,因此降雨雖然豐沛但水資源卻難以貯留應用;加上近年來氣候變遷造成旱澇災害的頻率與強度增加,以及國內農業發展式微、工業與民生用水的競用及廢污水不當介入等,都對農業水資源永續利用造成嚴重威脅,強化農業水資源的保育並確保其永續利用,已是刻不容緩的任務。

貳、農業水資源保育及永續利用主要面臨課題

  現階段臺灣農業水資源保育及永續利用正面臨來自內、外在自然與社會經濟環境等各方面的挑戰,主要課題包含:

一、其他標的用水需求對農業水資源造成排擠

  農業為早期臺灣經濟發展的主力,故水資源的開發利用多以農業用水為主要標的。然而隨著人口增加與工商業發展,民生與產業用水需求日增,在水資源開發遭遇瓶頸、調蓄設施嚴重不足的情況下,占水資源利用大宗的農業用水(約72%)因而成為主要競用標的。

  事實上,臺灣農業用水比率相較於世界平均水準(69%)尚屬合理(如圖1),且近10年平均農業用水量128億噸已較民國70年代的151億噸減少15%,但在水資源日益吃緊的情況下,農業用水仍持續面臨嚴重的競用壓力;尤其嚴重枯旱時因民生與工業對缺水耐受度低,常需停灌休耕以調用農業用水,更加重對農業用水之衝擊。由於農業水資源肩負維持生產、生態與生活之多元機能,因此必須確保其合理用水量以維持永續發展。

圖1 全球及各大洲農業用水所占比率

圖1 全球及各大洲農業用水所占比率

二、事業及生活廢污水不當介入衝擊水質

  臺灣過去因國土利用缺乏完善規劃,導致各種土地利用型態雜處,因而衍生事業廢水與生活污水藉由各種途徑流入灌排渠道(如圖2),造成農業用水水質的劣化。根據農委會的監測統計,全國約有5%灌區的農業用水存在可能遭受重金屬污染之疑慮,不僅不利農業水資源的保育及永續利用,更對國人食安問題直接造成衝擊。

圖2 各類廢(污)水影響灌溉水質之示意圖

圖2 各類廢(污)水影響灌溉水質之示意圖

三、氣候變遷衝擊下加劇農業水資源供應風險

  臺灣農業水資源超過60%來自河川及其他地面水源的直接引水(如圖3),由於缺乏調蓄設施,可取得水量受降雨豐枯影響呈不穩定現象;加之近年來氣候變遷造成極端天氣事件發生之頻率與嚴重性俱增,更加劇農業水資源的供應風險。

  如104年上半年甫因遭逢嚴重乾旱而辦理4.3萬公頃之大規模停灌,下半年又遭遇蘇迪勒及杜鵑颱風重創而造成鉅額農業災損,足見氣候變遷對農水資源帶來之衝擊不僅嚴重也更加難以預期。

圖3 各標的用水占比及水源結構

圖3 各標的用水占比及水源結構

四、嚴重地層下陷區域農業經營模式亟待改變

  為減緩上述區域地層下陷問題,就農業用水部分而言,亟待引導當地農民因應水資源情勢改變之土地利用模式,如採取省水灌溉技術、轉作旱作、甚至改為發展光電綠能等,以減少地下水的抽用。

  另一方面,農業灌溉用水因有廣大的水田與密布的灌溉系統,一直是重要的地下水補注來源(如圖4);相關研究指出,臺灣水田每年的地下水補注量估計可達20億噸,約等於6座翡翠水庫的有效容量。因此,如何促進農業灌溉用水涵養補注地下水功能,亦為農業水資源保育及永續利用的重要課題。

圖4 水田補注地下水示意圖

圖4 水田補注地下水示意圖

參、農業水資源管理政策與作為

  為因應上述農業水資源保育及永續利用的各項課題,行政院農業委員會(以下簡稱農委會)持續推動農業用水管理相關政策,期能確保農業水資源的永續利用。各項政策之推動目的與執行情形,說明如下:

一、確保農業用水合理水權水量

  近年來由於民生與工業用水需求成長,在水資源開發腳步停滯、調蓄設施嚴重不足(全臺調蓄設施總容量約僅占年用水量的1/9)的情況下,轉而競用農業水資源,並提出農業占水資源利用大宗但產值卻相對較低的質疑,使外界產生「只要農業用水減量多少百分比,即可滿足民生與工業用水需求」的錯誤認知。

  針對農業用水耗用水量大而產值低的質疑,事實上忽略了農業水資源除了滿足作物生長,維護糧食安全與支持農事服務相關產業發展的生產功能外,還具備了調洪、涵養地下水、防止土壤沖蝕、調節微氣候、淨化空氣、保育生物多樣性等生態機能,同時亦建構了農田與農村景觀,提供休閒旅遊與教育文化的生活功能(如圖5)。根據臺、日、韓相關研究對水田公益機能的量化評估,其環境機能價值約為稻米產值的2.3倍。

圖5 農業灌溉用水之生產、生態及生活功能與貢獻

圖5 農業灌溉用水之生產、生態及生活功能與貢獻

  此外,農業用水取自較為珍貴之水庫水源量僅占不到10%,超過60%直接引自河川及其他地面水源,由於水質與水量相對不穩定,幾乎無法為民生與工業用水所用。而枯水期,西部地區農業用水已相當吃緊,能夠再節約以支援其他標的之水量有限;而東部地區及豐水期的農業用水雖相對充裕,但在沒有移用需求或缺乏調蓄設施的情況下,若非經由農業灌溉引水取用,這些河川水資源也只能直接流入大海。因此,農業水資源絕非如外界所想,從總量減少即能支援滿足其他標的用水需求。

  有鑑於農業水資源重要的三生功能,及其面臨的競用威脅,農委會近年來持續推動確保農業灌溉用水合理水權水量。一方面持續透過相關研究,及政策說帖、白皮書等文宣(如圖6),強化農業灌溉用水特性與政策相關論述,導正外界對農業水資源利用的誤解;並且積極與水利主管機關溝通協商,期使水利主管機關理解農業用水特性,尊重農業用水歷史水權水量地位。

圖6 「2015農業灌溉白皮書」(下載網址:http://doie.coa.gov.tw/)以簡明的文字與圖示闡明農業用水特性

圖6 「2015農業灌溉白皮書」(下載網址:http://doie.coa.gov.tw/)以簡明的文字與圖示闡明農業用水特性

二、強化農業灌溉水質保護

  為確保農產品安全、保育農業水資源,農委會積極推動農業灌溉水質保護工作。一方面加強灌溉水質監測作業,透過全臺超過2,300個水質監測點的設置,定常性執行供灌地區的水質初驗作業,再針對不合格者,連同高污染潛勢地區進行複驗檢測;如經檢測未合格,除通報環保單位加強污染源查處外,並依加強灌溉水質監測管理作業程序確認無污染之虞,才可引水灌溉。

  此外,針對高污染潛勢地區加強重金屬檢測作業及設置灌溉水質自動監測系統,以即時啟動緊急應變機制、通知農民注意避免引用可能受污染灌溉水源;同時並積極研擬改善措施(如另覓乾淨替代水源)。

  另一方面,為解決廢污水排入灌排系統之問題以達治本之效,農委會已於102年10月31日函頒「農業灌溉水質保護方案」,依污染潛勢高低,分三階段逐步限縮各類廢污水搭排至灌排渠道,並透過環保署、經濟部等相關部會與地方政府,共同推動加強污染預防機制、加強排水管理及加速興建排水系統,以求有效防止各標的廢污水直接或間接排入灌排渠道,降低農業灌溉用水水質受汙染之風險。

三、提升農業用水對水情變化之掌握與應變能力

  有鑑於氣候變遷造成水資源供應情勢愈發不穩定,旱澇災害頻發且嚴重性與日俱增,對農業用水管理造成嚴峻考驗,農委會近年來持續強化農業用水對水旱災情勢之預先掌握與及時應變能力。

  針對乾旱因應部分,農委會一方面建立制度化之抗旱應變機制與標準作業流程;另一方面整合國內各單位可用於水文情勢判讀之相關資料,如氣象局長期與即時雨量觀測及月、季長期天氣展望預報資料,及水利署主要水庫蓄水量即時水情資料等,並透過相關資訊平台持續強化各農田水利會用水情勢資料(如插秧進度、各旬實際用水量等)觀測、記錄與提報之時效性,發展農業灌溉用水之乾旱預警機制,協助農田水利會及早掌握枯旱情勢、適時啟動抗旱應變措施,進而減輕災損。

  而在防汛方面,農委會則推動設置水文自動測報與自動控制設備(如圖7),利用即時監測,通報管理人員及時遠端遙控水門啟閉,或搭配自動控制設備,依預先設定之參數或經程式判定自動啟閉水門。藉此,可大幅提升農田水利會防汛作業的精確性與時效性,達到防洪減災的功效。

圖7 自動測報系統及遙控水門

圖7 自動測報系統及遙控水門

四、推動示範計畫促進嚴重地層下陷區水土資源和諧利用

  針對彰化、雲林縣之嚴重地層下陷情勢,農委會於102至109年推動「黃金廊道農業新方案暨行動計畫」,優先針對彰化縣及雲林縣高鐵沿線3公里範圍內的農業用地,輔導農民從事低耗水性農業生產,透過規劃與推動「三新二節」(新技術、新農民、新產業與節水、節能)之多項措施,期能達到發展低耗水農業、提高農民收益、提升糧食自給率與促進產業多元發展的目標。

  該計畫針對黃金廊道內各區域不同供水條件與作物種植情勢,研擬推動相應之具體節水措施(如圖8),鼓勵農民將第一期作水稻田轉為種植進口替代與地區特產之旱作,以建立節水農業專區。相關措施推動以來,初估截至104年節約農業用水量約200萬噸,提高可調配水量約1,600萬噸。

圖8 黃金廊道各區供水條件與具體推動措施

圖8 黃金廊道各區供水條件與具體推動措施

肆、農業水資源保育及永續利用之未來展望

  除了前述政策的持續推動外,隨著整體資通訊與雲端技術的發展,農業用水管理利用相關科技工具,提升農業水資源保育及永續利用的管理效能;第一步,透過資訊平台的建立,整合農業水土資源管理所需巨量資料,建立跨領域的雲端共享機制,以提供後續農業用水水質、水量管理相關加值分析與決策輔助應用之基礎。

  同時,強化相關基礎研究,透過對全臺水資源時空分布、供水穩定度、土壤質地、作物需水特性與適栽時節等資料的通盤掌握,可有助檢討規劃水土資源最佳化的農業利用模式,推動各區域作物之適地適種與適時適灌,藉由此一農業土水資源和諧利用之模式,達到農業水資源保育及永續利用的目標。

  另外,透過灌區降雨量、灌溉渠道水質與水量等自動監測系統的推廣設置,及相關演算決策模式與自動控制系統的持續研發精進,發展農業灌溉用水的智慧管理。就水質管理面,智慧管理系統將可於偵測水質污染情事發生時,即時關閉相關水門並啟動替代水源,除可避免污染水之介入,尚能維持田間作物之供灌。就水量管理面而言,除了可以在洪汛時期即時調控水門,達到防洪減災功能,更能在水資源相對不足的區域或時段,藉由對有效降雨量及作物實際需水情況的充分掌握實施精密灌溉,而達到節省灌溉用水之目標,若能進一步搭配相關調蓄水與輸配水設施,則能將節餘之水量用以支援其他灌溉系統、甚至其他標的用水,提升整體水資源供應安全與效率。

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